التقييم الحي والمختبري لطلاءات سطحية متنوعة لسبيكة المغنيسيوم AZ91 القابلة للانحلال المستخدمة في التطبيقات الطبية الحيوية
In-Vitro and In-Vivo Assessment for Various Surface Coatings to Biodegradable Magnesium Alloy AZ91 Used in Biomedical Applications
- الباحث
- مهند حامد حسن حسين
- المشرف
- زهير طالب خليف
- الجامعة
- جامعة بابل
- الكلية / القسم
- هندسة المواد / هندسة المعادن
- الشهادة
- دكتوراه
- السنة
- 2024
- لغة الرسالة
- E
- الكلمات المفتاحية
- سبيكة المغنيسيوم AZ91;الطلاءات السطحية;القابلية للانحلال;التطبيقات الطبية الحيوية
الملخص
تبحث هذه الدراسة في معرفة معدل تحلل سبيكة المغنيسيوم AZO] كغرسة مؤقتة في المختبر في بيئات تآكل مختلفة Ringer) ومحاليل سوائل الجسم المحاكاة) وفي الجسم الحي. كما تبحث هذه الرسالة في تأثير طلاء البوليمر القابل للتحلل الحيوي من الكيتوزان والطلاء المركب من هيدروكسيباتيت و/أو أكسيد الزنك و/أو الزجاج النشط بيولوجيًا مع الكيتوزان على معدل تحلل سبيكة المغنيسيوم AZO] باستخدام تقنية الترسيب الكهربائي. تم استخدام بوليمير الكيتوزان (0.5 جم / لتر) كمادة رابطة مع النسب المختلفة من مساحيق الطلاء وكانت أفضل ظروف للطلاء هي الجهد 20 فولت ووقت الترسيب 5 دقائق في درجة حرارة الغرفة. تم إجراء بعض التجارب في المختبر وفي الجسم الحي لتقدير أداء الطلاء. الاختبارات في المختبر؛ مثل المجهر الذري للقوة (AFM) المجهر الإلكتروني الماسح بالانبعاث الميداني ،(FESEM) زاوية التلامس (CA) مضاد للبكتيرياء agin الأشعة السينية las (XRD) ،DUA تطور الهيدروجين، تغيرات الرقم الهيدروجيني للمحاليل، فقدان الوزن، إطلاق أيونات المعادن، الصلابة، قوة الالتصاق، جهد الدائرة المفتوحة (OCP) والاستقطاب الجهدي الديناميكي. الاختبارات في الجسم الحي؛ مثل التحليل النسيجي وتحليل الدم. أظهرت النتائج وجود اختلاف في خشونة سطح للعينات المطلية، حيث أن العينة المطلية بالكيتوزان لها أقل خشونة بين جميع العينات بينما العينة المطلية ب (الكيتوزان + 15 جم / لتر هيدروكسي أباتيت + 4 جم / لتر 2 + 200 جم / لتر زجاج حيوي نشط) (514) لها أكثر خشونة سطحية مقارنة بالعينات الأخرى. تقل زاوية تماس العينات بزيادة نسبة وزن الطلاء وأصغر زاوية تماس مسجلة لعينة S14 كانت 22.964 و 19.264 في محاليل Ringer و .SBF من الواضح من خلال النظر إلى صور FESEM أن طريقة الطلاء أدت إلى توزيع متجانس لجزيئات السيراميك الحيوي وأثبتت العينات المطلية فعاليتها في تقليل تطور الهيدروجين في المحلولين Ringer و 581. أظهرت أنماط السبائك الأساسية حيود الطورين (0 و 8)، ويمكننا ملاحظة ظهور قمم جديدة للسبائك الأساسية بسبب تأثير نسب الإضافة (15 جم / لتر ،HA 4 جم / لتر ،ZnO و 2 جم / لتر (BG وبمقارنة الخصائص الميكانيكية للركيزة مع عينات الطلاءء تم زيادة صلابة فيكرز وقوة الالتصاق إلى 249/ و £3.56 على التوالي مع عينة 514. ahh فقدان الوزن وتغيرات الرقم الهيدروجيني لجميع العينات بعد الغمر في محلول SBF, Ringer وكانت العينة 514 هي الأقل فقدانًا للوزن ily تغير في الرقم الهيدروجيني. في اختبارات الغمر الثابتة للعينات لمدة 7 ايام في محلول Ringer ومحاليل سوائل الجسم المحاكاة، كان تركيز الأيونات المنبعثة من العينة غير المطلية (50) أكبر من تركيز الأيونات المنبعثة من العينات المطلية ily تركيز للأيونات المنبعثة من العينة 514. أظهرت اختبارات الاستقطاب الخطي زيادة في مقاومة التآكل لجميع العينات المطلية، ووصلت كفاءة الطلاء (%E) لعينة 514 إلى %96 5 %94 في محلول Ringer ومحاليل السوائل الجسدية المحاكاة على التوالي مقارنة بالركيزة. من خلال الفحص النسيجي لعينات الزرعة بعد أربعة أسابيع وجد أن هناك تكوينات عظمية نشطة في جميع أسطح الزرعة مما يعطي دلالة واضحة على قبول الأنسجة Gils, عينة 514 هي الأفضل وكانت نتائج فحص pall في مستوى الطبيعي.
Abstract
This study investigates the degradation rate of AZ91 magnesium alloy as a temporary implant in vitro at different corrosion environments (Ringer and simulated body fluid) solutions and in vivo. It also investigates the influence of biodegradable polymer coating of chitosan and composite coating of hydroxyapatite and/or zinc oxide and /or bioactive glass with chitosan on the degradation rate of AZ91 magnesium alloy using electrophoretic deposition technique. The chitosan (0.5 g/L) used as a binder with various percentages of coating powders and the best conditions of coating are voltage 20V and a deposition time of 5 minute at room temperature. Some experiments were achieved in vitro and in vivo to estimate the performance of coating. In vitro tests; such as atomic force microscopy (AFM), field emission scanning electron microscope (FESEM), contact angle (CA), antibacterial, X-ray diffraction (XRD), coating thickness, hydrogen evolution, the pH changes of solutions, the weight loss, metals ions release, hardness, adhesion strength, open circuit potential (OCP) and linear polarization test were used. In vivo tests; such as histological and blood analyses. The results show a difference in the surface roughness of the coating specimens, the specimen that coated with chitosan has the lowest roughness among all the coated specimens while the specimen coated with (chitosan + 15 g/L hydroxyapatite+ 4 g/L ZnO+ 2 g/L bioactive glass) (S14) has the roughest surface compared with other specimens. The contact angle of the specimens decreases with an increase of coating weight ratio and the smallest contact angle recorded of the S14 specimen, it was 22.964 and 19.264 in Ringer and SBF solutions. From the FESEM images, that the electrophoretic deposition method led to a homogeneous distribution of bioceramics particles and the coated specimens proved effective in reducing of hydrogen evolution in the two solutions, ringer and SBF. By comparing the mechanical properties of the substrate with the coating specimens, Vickers hardness and the adhesion strength were increased to 249% and 3.56% respectively with S14 specimen. The weight loss and the pH changes of all specimens increased of all specimens after immersion in Ringer and SBF solutions and the S14 specimen has the lowest weight loss and the lowest pH change. The static immersion tests of specimens for 7 days in Ringer and simulated body fluid solutions, the concentration of ions released from the uncoated specimen (S0) is greater than the concentration of ions released from the coated specimens and the lowest concentration of ions released from the S14 specimen. The linear polarization tests show increasing of corrosion resistance of all coated specimens, and the coating efficiency (E%) of the S14 specimen reached to 96% and 94% in Ringer and simulated body fluid solutions respectively compared with the substrate. From the histological test of implant specimens after four weeks, it found that there are active bone formation in all implant surface which give clear indication of tissue acceptance and the S14 specimen was the best and the blood test results were in normal level.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.